据悉，澳大利亚公司“HB11”正从一个全新的角度接近核聚变，使用高功率、高精度的激光而不是1亿摄氏度的温度来启动反应。它的首次演示产生了比预期多10倍的聚变反应，该公司表示，它现在是“到目前为止唯一实现聚变的商业实体”，使其成为“清洁能源这一圣杯商业化竞赛中的全球领跑者”。

上图：澳大利亚公司HB11表示，它正在顺利实现核聚变能源的生产，无需放射性燃料或超高温。

澳大利亚公司HB11的氢硼激光聚变创新，到底与该领域的其他公司有什么不同呢？为了使原子聚合到一起，形成一种新的元素，你需要克服将两个带正电的原子核推开的强大排斥力。这就像在太空中向对方投掷强力磁铁，并希望把两个N极撞在一起，而不是让它们互相挡道。

太阳之所以能做到这一点，是因为太阳核心的等离子体中有大量的氢原子，等离子体的温度高达数千万度。热是动能的一种度量 —— 一组原子或分子移动或振动的速度。在这样的温度下，氢原子运动得如此之快以至于它们相互碰撞并融合，释放出了能使地球变暖的能量。

目前，大多数聚变反应堆设计的目标就是复制这些条件，通过磁力将氢原子限制在等离子体中，然后使用回旋加速器和其他专用设备来创造小范围的疯狂温度 —— 超过 1 亿摄氏度（1.8 亿华氏度）。在这个范围内里，他们希望原子核之间能够产生足够多的随机碰撞，从而产生连锁反应。这是几十年来主导聚变研究的数十亿美元仿星器和托卡马克项目的基本理念。

上图：HB11的聚变过程是精确的，而不是希望产生随机原子碰撞的超高温产物。

而HB11公司采用了一种更接近斯诺克击球的不同方法。它不需要大量的热量，也不需要像氚这样棘手的放射性燃料。取而代之的是，它利用了超高功率“啁啾脉冲放大”激光器的最新进展，这种激光器可以产生超过10千兆瓦的巨大、前所未有的功率水平。

HB11反应堆将是一个几乎空无一物的金属球体，中间是一个“中等大小”的硼燃料球，球体上的两个小孔用于一对激光器。一个激光将被用来为等离子体建立一个磁场，另一个用于在硼样品中大规模加速氢原子。所以，你不是在加热物体，希望它们能以很快的速度碰撞在一起，你实际上是在把氢对准硼，并使用这些前沿激光使其运行得很快，如果它撞到原子核，它就会聚变。

氢硼聚变并不产生热量，它只是产生了“裸露的”氦原子或阿尔法粒子，这些粒子缺少电子，因此带正电。HB11计划简单地收集这些电荷来创造能量，而不需要过热蒸汽和驱动损耗的涡轮机。没有产生核废料。

上图：一种激光产生磁场来固定等离子体，另一种以超高速将氢原子射入硼样品中。

激光触发链式反应的初步实验结果显示，反应速率比预期高10亿倍，这导致HB11公司在2020年声称，它“很有可能远远领先于其他研究小组，实现净能量增益的目标”。

HB11董事总经理沃伦·麦肯齐博士表示：“由于我们不再试图将燃料加热到不可思议的高温，所以我们正在回避所有阻碍核聚变能源发展超过半个世纪的科学挑战。这意味着我们的发展路线图将比其他任何融合方法更快、更便宜。”

这项发表在同行评议的《应用科学》杂志上的研究表明，HB11声称的是“世界上第一家私营公司进行的‘材料’数量的聚变反应，产生的聚变反应比在同一设施进行的早期实验预期的多十倍。”

上图：(a) 实验装置； (b) 汤姆逊抛物线 (TP) 快照显示质子和较重离子的存在从目标的后表面向前加速（TNSA 加速机制），即不有助于通过 p-B 聚变产生 α 粒子。

实验装置编组了一个短脉冲、高能、拍瓦级激光器，调谐到大约 3 x 1019 W/cm2 的“相对论强度”。这被聚焦在一块 0.2 毫米厚的氮化硼的表面上。将 Thompson 抛物线光谱仪置于低量程以测量质子/离子等离子体发射，等离子体离子被平行电场和磁场偏转以记录在成像板上。核轨道探测器用于计算通过聚变产生了多少阿尔法粒子。

研究人员表示：“这项工作中呈现的结果，利用PW级激光和“靶内”几何结构，首次提供了p-B聚变产生有效α粒子的原理性实验证明。测量的α粒子通量约为1010/sr，因此比之前使用相同激光参数但在“投手-捕手”中获得的结果高一个数量级。几何学这一成就与过去15年中报道的p–B聚变实验进展一致，并证实了使用直接辐照方案触发p–B聚变反应的优势，至少在α粒子通量方面是如此。"

研究人员“粗略”估计，约1.4 x 1011α粒子是通过融合产生的，并指出，由于诊断局限性，这是“明显低估”。他们指出，“该过程（激光到阿尔法粒子能量）的整体转换效率仍然很低”，约为0.005%，但表示该结果“为基本机制提供了定性支持”，并为进一步研究提供了大量途径。

总经理沃伦·麦肯齐博士在新闻稿中说：“单是聚变反应的演示就令人难以置信地激动。但除此之外，出乎意料的大量反应还为我们提供了如何优化我们的技术，以进一步增加我们可以创造的聚变能的重要信息。”

上图：(a) 在 t = 2.8 ps (即最高强度峰值进入目标最高密度部分后的 1.2 ps) 时通过 2D PIC 模拟计算的质子密度图; (b) t = 2.1 ps 时的质子相空间图（质子密度以等离子体临界密度为单位）； (c) 分别来自 PIC 和 Monte Carlo 模拟的目标正面的质子能量分布 (px > 0) 和 α 粒子能量分布； (d) 来自同一模拟运行的 α 粒子角分布。

麦肯齐博士表示：“HB11 Energy 的研究表明，其氢硼能源技术现在距离在激光催化下实现净能量增益还有四个数量级。 这比任何其他聚变公司报告的要高出许多数量级，尽管在该领域投资了数十亿美元，但其中大部分都没有产生任何反应。结果显示清洁能源产生的巨大潜力：氢硼反应使用燃料安全且丰富，不会在初级反应中产生中子，因此会产生微量的短寿命废物，并且可以为基本负荷电网发电或制氢提供大规模电力。”

麦肯齐博士认为：“HB11 Energy 是迄今为止唯一实现聚变的商业实体，它现在是全球清洁能源圣杯商业化竞赛的领跑者。”

另外，该公司还利用这次机会敦促澳大利亚政府提供更多的本地支持和设备 —— 特别是要求投资建设一个拍瓦级激光设施。